内燃机的燃烧过程概述
内燃机的原理是什么
内燃机的原理是什么
内燃机的原理是利用燃料在密闭燃烧室内燃烧产生高温和高压气体，通过气缸内活塞的往复运动，完成功的转换。
内燃机的工作过程主要包括四个步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段，活塞由上往下运动，气门打开，汽油-空气
混合物进入气缸内；在压缩阶段，活塞由下往上运动，气门关闭，将混合物压缩成高压气体；在燃烧阶段，由火花塞产生的火花点燃混合物，燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动；在排气阶段，活塞再次向上运动，废气通过气门排出。
内燃机通过连续循环的这些步骤，将燃料的化学能转化为机械能。
这种机械能可用来驱动汽车、飞机、船舶等各种交通工具，也可以用来产生动力推进电力发电机、机械设备等。
内燃机因其结构简单、运行稳定、功率密度高等优点，被广泛应用于各行各业。
内燃机原理内燃机的燃烧
曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转 运动，并输出功率。
内燃机的应用和发展趋势
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具，同时也在发电和工业领域 中发挥着重要作用。未来的发展趋势包括电动化、节能技术和可再生能源的 应用。
总结和展望
内燃机作为一种高效、可靠的动力装置，在社会发展中起着重要作用。随着 技术的不断进步，内燃机将继续适应新的需求，并为我们的生活创造更多可 能。
循环过程和效率
四冲程循环
进气、压缩、爆发、排气的四个过程交替进行，形成循环。
热效率
内燃机的热效率是指输出的有用功与燃料输入的热能之间的比值。
提高效率
使用先进的喷射技术、增压系统和废气回收技术可以提高内燃机的效率。
Байду номын сангаас
主要部件的功能和结构
活塞
将高温高压气体的能量转化为 直线运动功。
缸盖
密闭燃烧室，承受燃烧过程的 高温高压。
3
点燃过程
燃料与空气混合后，在火花塞点火的 作用下燃烧，产生爆发力推动活塞。
高温高压气体
燃烧产生的高温高压气体通过扩容和 排气过程释放能量。
点燃方式和燃料种类
火花塞点火
使用火花塞将点火能量传递到 燃料混合物，引发燃烧反应。
燃料喷射系统
通过喷射器将燃料雾化并喷入 燃烧室，提高燃烧效率。
柴油喷嘴
使用高压喷嘴将柴油喷射到压 缩空气中，在高温高压下点燃。
内燃机原理内燃机的燃烧
内燃机是一种高效且广泛应用的发动机类型。它的燃烧过程和传热特性、循 环过程和效率都是实现动力转化的关键。
内燃机的工作原理
内燃机利用可燃物质在密闭燃烧室中的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运 动，从而产生功率。
内燃机工作原理
内燃机工作特点是，燃料在气缸内燃烧，所产生的燃气直接推动活塞作功。
下面，以图示的汽油机为例加以说明。
开始，活塞向下移动，进气阀开启，排气阀关闭，汽油与空气的混合气进入气缸。
当活塞到达最低位置后，改变运动方向而向上移动，这时进排气阀关闭，缸内气体受到压缩。
压缩终了，电火花塞将燃料气点燃。
燃料燃烧所产生的燃气在缸内膨胀，向下推动活塞而作功。
当活塞再次上行时，进气阀关闭，排气阀打开，作功后的烟气排向大气。
重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。
内燃机工作原理简述内燃机（Internal combustion engine）是一种热机，它将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能。
内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。
但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。
往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。
在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。
因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。
同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。
气缸的顶端用气缸盖封闭。
在气缸盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。
通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。
进、排气门的开闭由凸轮轴控制。
凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。
进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。
通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。
现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。
构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。
甲，基本术语1. 工作循环活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。
简述内燃机的工作过程
简述内燃机的工作过程
内燃机的工作过程可以分为以下四个冲程：
1. 吸气冲程：活塞下行形成气缸内压力小于大气压的差，这个压力差使空气进入气缸。
对于汽油机，吸入的是汽油和空气的混合物；对于柴油机，吸入的是纯空气。
2. 压缩冲程：吸气冲程完成后，活塞上行压缩空气达到一定温度，使燃料燃烧。
对于柴油机，由于压缩的工质是纯空气，压缩比高于汽油机，压缩终点的温度和压力都大大超过柴油的自燃温度，使其自燃。
3. 做功冲程：燃烧的空气使活塞下行，从而将热能转换成机械能。
这种转换是通过连杆活塞组和曲轴实现的，高温高压的燃气推动活塞下行，通过连杆使曲轴做圆周运动。
4. 排气冲程：在飞轮惯性的驱动下，活塞上行将燃烧后的废气从打开的排气阀门中排出。
当活塞行至上终点位置时，整个内燃机的工作循环完成。
这四个冲程中，只有做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种利用燃料在活塞内燃烧产生高温高压气体推动活塞做功的热机。
它是现代工业中最为常见的动力装置之一，被广泛应用于汽车、飞机、船舶等各种交通工具以及工业生产中。
内燃机的工作原理主要包括吸气、压缩、爆燃和排气四个基本过程。
首先，在内燃机的工作过程中，活塞在上行运动时，气门打开，气缸内的空气
和燃料混合物被吸入气缸内。
这个过程称为吸气，它使得气缸内的混合气体浓度增加，为后续的爆燃提供条件。
接着，活塞在下行运动时，气门关闭，气缸内的混合气体被压缩。
这个过程称
为压缩，通过压缩使得混合气体的温度和压力升高，增加了爆燃的能量释放。
然后，当活塞接近顶点时，点火系统发出火花，点燃混合气体，使其爆炸燃烧。
这个过程称为爆燃，燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，驱动曲轴转动，从而输出动力。
最后，随着活塞的下行运动，废气通过排气门排出气缸外。
这个过程称为排气，将燃烧后的废气排出，为下一个工作循环做准备。
内燃机的工作原理简单而又精密，它通过上述四个基本过程不断循环，将燃料
的化学能转化为机械能，为各种交通工具和机械设备提供动力。
同时，内燃机在工作过程中也会产生噪音、振动和废气等环境污染问题，因此在实际应用中需要加强对其排放和噪声的控制。
总的来说，内燃机作为一种重要的动力装置，其工作原理的理解对于工程技术
人员和相关领域的专业人士来说至关重要。
只有深入理解内燃机的工作原理，才能更好地进行设计、维护和改进，使其在实际应用中发挥更大的作用。
同时，对内燃机的工作原理有着清晰的认识，也有助于我们更好地理解和利用能源，推动工业技术的发展。
内燃机的工作循环
目录
• 内燃机基本概念与原理 • 进气冲程详解 • 压缩冲程详解 • 燃烧与膨胀冲程剖析 • 排气冲程详解 • 内燃机性能优化策略 • 总结与展望
01 内燃机基本概念与原理
内燃机定义及分类
内燃机定义
内燃机是一种将燃料与空气混合 后在汽缸内部进行燃烧，将化学 能转化为机械能的热力发动机。
进气歧管作用
将空气或可燃混合气引入气缸，并分配给各个气缸。
设计要点
保证进气歧管具有足够的流通面积，避免急转弯和截面突变，以减小流动阻力； 合理布置进气歧管长度和直径，以实现良好的进气充量和气流速度分布。
混合气形成过程分析
汽油机混合气形成
汽油喷入进气歧管或气缸内，与空气混合形成可燃混合气。混合气的形成质量对 汽油机的动力性、经济性和排放性能有重要影响。
通过改进燃烧室形状和结构，促进空气和燃油的充分混合，提高 燃烧效率。
采用先进的燃油喷射技术
如缸内直喷、多次喷射等，实现燃油的精确控制和高效燃烧。
废气再循环技术
将部分废气引入进气管，降低进气氧浓度和燃烧温度，减少氮氧化 物排放，同时改善燃烧过程。
降低机械损失途径
优化发动机结构
通过减轻发动机重量、降低摩擦阻力等措施，减少机械损失。
分类
根据燃料种类和燃烧方式的不同 ，内燃机可分为汽油机、柴油机 和气体燃料发动机等。
工作原理简介
工作循环
内燃机的工作循环包括进气、压缩、 燃烧（做功）和排气四个基本过程。
02
进气过程
活塞下行，进气门开启，可燃混合气 被吸入汽缸。
01
03
压缩过程
进气门关闭，活塞上行，可燃混合气 被压缩，温度和压力升高。
随着活塞的上行，气缸内的气体被逐渐压缩，气体的体积减小。
内燃机工作原理及应用
内燃机工作原理及应用内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，它是现代交通运输工具中主要的动力装置，广泛应用于汽车、火车、船舶等各个领域。
下面将详细介绍内燃机的工作原理和应用。
内燃机工作原理：内燃机的工作原理基于燃烧反应。
它利用可燃物质与氧气之间的化学反应来释放热能，然后将这种热能转化为机械能。
内燃机的工作过程可以分为吸入、压缩、燃烧和排出四个阶段。
在吸入阶段，内燃机通过活塞的下行运动，打开进气门，使气缸内的气体被压缩。
在压缩阶段，活塞向上运动，同时关闭进气门，使气缸内的气体被压缩，温度和压力都得到升高。
在燃烧阶段，当活塞接近顶点时，点火器点火，引发燃料汽油与氧气的反应。
燃烧会发生在气缸的顶部，释放的热能会迅速增加气体的压力，驱使活塞向下运动。
在排出阶段，活塞再次向上运动，排出燃烧产生的废气。
这样，内燃机就完成了一个工作循环，之后会不断地重复这个过程，将化学能转化为机械能。
内燃机的应用：内燃机具有体积小、重量轻、功率密度高、启动迅速、运行平稳等优点，因此被广泛应用于各个领域。
1. 汽车汽车是内燃机最主要的应用领域。
汽车内燃机通常采用汽油或柴油作为燃料。
根据燃烧方式的不同，内燃机又分为四冲程和两冲程。
汽车内燃机通过燃烧产生的动力，驱动汽车的轮胎旋转，实现车辆的运动。
2. 火车火车通常使用柴油内燃机作为动力装置。
柴油内燃机具有功率大、经济性好等优点，适合长时间的持续运行。
柴油内燃机通过燃烧产生的动力，驱动火车的轮轴旋转，带动火车行驶。
3. 船舶船舶动力系统中主要采用柴油或重油内燃机。
由于内燃机具有功率密度高、启动迅速等优点，适合用于船舶，尤其是小型船舶。
内燃机通过燃烧产生的动力，驱动船舶的螺旋桨旋转，推动船舶前进。
4. 飞机飞机通常采用喷气式发动机或涡轮螺旋桨发动机作为动力装置。
喷气式发动机利用内燃机产生的高温高压气体喷出，产生向后的反作用力，推动飞机向前飞行。
涡轮螺旋桨发动机则通过内燃机产生的动力，驱动螺旋桨旋转，带动飞机前进。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种动力系统，是由发动机构成的机械传动系统。
它将有机燃料（如汽油、
柴油等）、空气和排气气体结合起来，在发动机的内部完成能量转换。
这种能量转换能够
提供给各种内燃机类型的动力驱动和热能，从而促进机械作业。
理解内燃机工作原理可以帮助我们加深对内燃机的了解，并为内燃机的维护和保养服
务奠定基础。
一般来说，内燃机的工作原理分为四个主要阶段：压缩，燃烧，排气和喷油。
压缩阶段：压缩是内燃机能量转换过程中的第一步，在这一步中，内燃机上的活塞将
最终在缸内空气从低压吸入到高压。
此外，由于紧凑的气体会增加空气温度，因此当活塞
在缸中上下移动时，会产生更多的热量。
燃烧阶段：当空气被完全压缩后，即可开始燃烧。
通常，有机燃料（汽油、柴油等）
由喷油嘴喷射到缸中，形成一个强烈的火焰，从而使缸内的空气和燃料燃烧。
在此过程中，压缩的活塞会立即发挥作用，将热能释放到缸内气体中，从而使活塞和缸体进一步推动。
排气阶段：当有机燃料燃烧完毕后，它将排出组成排气气体的各种有毒物质，例如一
氧化碳、二氧化碳和氮氧化物，这些气体都产生了在缸中燃烧时不会改变其空气比热容。
喷油阶段：这一步的功能是将新的有机燃料（汽油、柴油等）送入缸内，以补充之前
已经燃烧的有机燃料。
在喷油嘴喷射的机器中，会主动控制有机燃料和空气量，以保证正
确的混合比例，并使缸内有机燃料火焰合理而有效地发动并迅速完成燃烧。
总体而言，内燃机的工作原理主要是指机械传动系统在发动机内部完成能量转换，并
将有机燃料混合、燃烧、释放热量以及排出排气气体，以提供动力和发动机的正常运行。
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ω形燃烧室 [图8-21] 球形燃烧室 [图8-22] 四角形燃烧室 [图8-23]
二、分开式燃烧室
燃烧室被明显地分隔成两部分
主燃烧室 辅助燃烧室 辅助燃烧室为涡流室 [图8-24] ，喷油器形式 混合气形成 特点 辅助燃烧室为预燃室[图8-26] 混合气形成 特点
涡流室燃烧室
第八章 内燃机的燃烧过程
燃烧完全与燃烧及时是燃烧过程 的两个基本要求
第一节
汽油机的燃烧过程与燃烧室
一、正常燃烧
燃烧过程(0.0015~0.003s, 30~60℃A)的3个时期
参见[图8-1]
诱导期 显燃期
温度和压力迅速提高，最后达到压力最大值 对发动机工作影响大
后燃期 什么叫化油器的回火现象？ 点火提前角有多大？
何谓喷注？中间部分，外部 喷注的特征
喷雾锥角β：大说明喷注松散，油粒细，雾化质量 好 喷注射程L （贯穿距离）：过大，过小 雾化质量（雾化质量）：指喷散的细度和喷散的均 匀度
二、影响喷注特性的因素
喷油器结构和尺寸
喷孔直径，小；大 压力越大，雾化质量好，射程增加 增加，雾化有所改善，喷雾锥角增加，射程减小 外形较陡或转速较高，燃油压力增加 增大，油粒不易分散成细粒，雾化不良
速燃期：燃油着火开始到迅速燃烧出现最高压力3 ；特点 缓燃期：从最高压力开始到出现最高温度4； 特点 后燃期：从最高温度点开始到燃烧基本结束5； 特点
转速愈高，后燃期愈长。应力求缩短后燃期 喷油提前角？
综上所述：
为了工作可靠… 为了工作柔和… 为了燃烧完全及时…
二、影响燃烧过程的因素
温度升高，滞燃期缩短，工作柔和
（二）构造因素
压缩比
较大，滞燃期缩短，工作柔和；还能提高经济性和改善 起动性能；但零件负荷高，影响寿命且对排气净化不利 增大，雾化质量改善；过高 铸铁材料可缩短滞燃期，工作比较柔和 说明叫喷油规律？与什么有关？
喷油压力
活塞材料
喷油规律
燃烧室形式 空气涡流
混合气浓度：混合气浓度对火焰传播速度的影响 混合气分配：各缸均匀性←进气管布置、进气管断面尺寸、 混合气预热
点火提前角：对燃烧的及时性影响大。过大，过小 转速与负荷
转速： 火焰传播速度随转速的增加而增加←涡流运动增强 转速增加，点火提前角也应适当增大 发动机的爆燃倾向随转速的增加而减弱 负荷 负荷减小，爆燃的倾向减弱←进气量/残余废气量↓，燃烧速 度↓ 负荷小时，须使点火提前角适当加大
喷油压力
气缸内压缩空气反压力
喷油泵凸轮外形及转速
燃油黏度
第四节
柴油机的燃烧过程
一、燃烧过程的4个时期参见图[8-12]
滞燃期：喷油开始到着火开始2
对柴油机工作有很大影响 滞燃期长，喷油多，压力升高大，经济性有所提高，但工作 粗暴性增加，加速机件磨损。因此，… 影响滞燃期的主要因素
增大，滞燃期延长，工作粗暴 减小，工作柔和，降低NOx排放；过小，…，热效率显著下降
喷油提前角：
转速与负荷
转速：
增加，…，混合改善，喷油提前角应适当增大 增大，缩短了滞燃期，工作柔和；但后燃严重，不完全燃烧现 象增加，经济性下降，排气污染增加 冷起动或怠速运转时，…
负荷
冷却强度
冷却：过度冷却；冷却不足
（二）构造因素
压缩比： ε ↑→功率和经济性↑；→爆燃可能性↑；排气污
染↑
燃烧室形状及火花塞位置
希望燃烧室具备的条件 火花塞位置要近于燃烧室中心，且靠近最热部分(如排气门) 涡流强，好…；过强，？（传热损失增加，吹灭火焰中心） 燃烧室内形成涡流的方法：进气涡流，挤压涡流
显燃期的长短对内燃机的影响
从热效率、功率的角度来看 从工作粗暴和噪声来看 解决上述矛盾的原则？ P209 火焰传播速度 燃烧速度 以上两者的关系 衡量发动机工作粗暴程度的指标
火焰传播速度与燃烧速度
二、不正常燃烧
爆震燃烧
含义 外部特征 爆燃时的示功图：显燃期之末，有冲击波存在 危害 消除爆燃的基本措施 表面点火： 含义 早燃：含义、特征、与爆燃的区别 激爆
混合气涡流
气缸直径：直径↑→热损失减少，经济性较好，但爆燃倾
向增加
气缸盖和活塞材料：铝合金材料可显著减小爆燃倾向 冷却方式：空气冷却方式爆燃倾向较强
四、汽油机的燃烧室
对燃烧室的两点基本要求
结构紧凑，散热面积小 压缩终了时具有一定的涡流运动 特点 应用
几种燃烧室形式
预燃室燃烧室
楔形燃烧室 盆形燃烧室 半球形燃烧室 L形燃烧室：侧置式
第二节
柴油机可燃混合气的形成
一、柴油机混合气形成的特点
在压缩过程终了时把柴油高压喷射，自燃 混合气形成时间很短(30~60℃A) ，混合气质量较 差
混合气浓的地方，燃油因缺乏氧气而燃烧缓慢，甚 至燃烧不完全而引起排气冒黑烟 混合气稀的地方，空气得不到充分的利用
一）运转因素
二）构造因素
燃油性质 喷油提前角 转速和负荷 转速 负荷 冷却强度
压缩比 喷油压力 活塞材料 喷油规律 燃烧室形式 空气涡流
（一）运转因素
燃料性质：
柴油的发火性能影响滞燃期的长短，即工作粗暴性 柴油的十六烷值越高，自燃能力越强，滞燃期短，工作柔和
进气涡流；挤压涡流
第五节
柴油机的燃烧室
柴油机混合气的形成和燃烧与燃烧室有密切关 系 可分为两大类 直接喷射式燃烧室
开式 半开式 涡流室燃烧室 预燃室燃烧室
间接喷射式（分开式）燃烧室
一、直接喷射式燃烧室
结构直接取决于活塞顶上的凹坑形状 根据燃烧室深浅又划分为
开式燃烧室：结构特点，相匹配的喷油器，混合气 形成 半开式燃烧室：结构特点，相匹配的喷油器，混合 气形成
三、影响燃烧过程的因素
一）运转因素
二）构造因素
燃料性质 混合气质量 混合气浓度 混合气分配 点火提前角 转速与负荷 转速 负荷 冷却强度
压缩比 燃烧室形状及火花塞位 置 混合气涡流 气缸直径 气缸盖和活塞材料 冷却方式
（一）运转因素
燃料性质：辛烷值愈大，燃料的爆燃倾向愈小 混合气质量
所以，柴油机和混合气形成与燃烧是决定柴油 机动力性和经济性的关键
二、柴油机混合气形成的基本形式
空间雾化混合
燃油喷向燃烧室空间与空气混合 燃油喷射到燃烧室壁面形成一层油膜，油膜受热汽 化蒸发
油膜蒸发混合Leabharlann 第三节燃油的喷射雾化
将燃油分散成细粒的过程称燃油的喷雾 （雾化）
一、喷注的形成及特征